(57)【要約】【課題】撮像レンズに起因して発生する色収差を除去するとともに、製造コストの抑制を図る。【解決手段】撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０を介して入射する撮像光を分光するビームスプリッタ１１と、ビームスプリッタ１１によって分光された光を受光し、電気信号に変換する３つのＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと、各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂとビームスプリッタ１１との間に配設され、撮像レンズに起因する色収差を除去する補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像レンズと、
前記撮像レンズを介して入射する撮像光を分光する分光部材と、
前記分光部材によって分光された光を受光し、電気信号に変換する複数の撮像素子と、
前記各撮像素子と前記分光部材との間に配設され、前記撮像レンズに起因する色収差を除去する複数の補正用レンズ群とを具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記分光部材は、一の原色からなる単色光毎に分光することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記分光部材は、一の原色からなる単色光と、他の原色からなる混合光とに分光することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の補正用レンズ群は、一の補正用レンズ群がアクロマートレンズであり、当該アクロマートレンズにより、前記混合光の色収差を除去することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の補正用レンズ群は、補正用レンズ群毎にズーム動作におけるレンズ移動量が制御されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置を具備することを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び電子カメラに係り、特に、撮像レンズに起因する色収差を除去する補正用レンズ群を具備する撮像装置及び電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラや、電子カメラには、撮像画像を電気信号に変換する撮像装置１００が具備されている。この撮像装置１００は、図６に示すように、被写体を撮像する撮像レンズ１０１と、撮像光の有する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を原色毎に分光するビームスプリッタ１０２と、分光後の光を電気信号に変換する撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂとから構成されている。
【０００３】
上述した撮像装置は、分光後の一の原色からなる単色光に対して１つの撮像素子を割り当てる方式、いわゆる３板式の撮像装置であり、一の撮像素子で三原色を分光する単板式の撮像装置と比較すると、原色から中間色かけての微妙な色合いを忠実に再現することが可能であり、変換後の映像においても、立体感や、奥行き感を有する高い解像力が発揮されるようになっている。
【０００４】
しかし、図６に示すように、ビームスプリッタ１０２と、撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂとの間に空気層が形成されるため、各撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂの表面で入射光が反射されてしまうという問題が生じていた。このため、ビームスプリッタ１０２に、撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂを接合させる方法や、反射を防止するための反射防止膜を各撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂに形成する方法が検討された。
しかし、前者の場合においては、十分な効果が得られず、また、後者の場合においては、分光後の各単色光に応じた最適な反射防止膜の膜厚が原色毎に異なるため、すべての波長に対して最適な構成とするためには、多層膜が必要であるとともに、高い寸法精度が要求されるため、現実的な方法とはなり得ないといった問題が生じていた。
【０００５】
そこで、感度の向上を図ることが可能な３板式カメラとして、３つの固体撮像素子を各色に対して反射防止膜の屈折率や、厚さ寸法を最適に設計する３板式カメラが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０９８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した３板式カメラの場合、課題であった撮像素子の表面における入射光の反射は防止することができるものの、撮像レンズ１０１の後方に配置されたビームスプリッタ１０２によって三原色を原色毎に分光し、分光された単色光を３枚の撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂでそれぞれ受光するため、撮像レンズ１０１に起因して生ずる色収差が除去されずに各撮像素子１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂの面上で結像されることにより、単板式の撮像装置と同程度の色収差が残存してしまうといった問題が生じている。
【０００７】
また、３色の色収差を除去するためには、蛍石等の屈折率の高いレンズによって設計されたレンズ、いわゆるアポクロマートレンズが必要となるが、アポクロマートレンズの設計に必要なレンズが高価であるため、製造コストが増大するといった問題も生じている。
【０００８】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、撮像レンズに起因して発生する色収差を除去するとともに、製造コストの抑制を図ることが可能な撮像装置及び電子カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る撮像装置は、
被写体を撮像する撮像レンズと、
前記撮像レンズを介して入射する撮像光を分光する分光部材と、
前記分光部材によって分光された光を受光し、電気信号に変換する複数の撮像素子と、
前記各撮像素子と前記分光部材との間に配設され、前記撮像レンズに起因する色収差を除去する複数の補正用レンズ群とを具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明に係る撮像装置は、前記分光部材が、一の原色からなる単色光毎に分光することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明に係る撮像装置は、前記分光部材が、一の原色からなる単色光と、他の原色からなる混合光とに分光することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明に係る撮像装置は、前記複数の補正用レンズ群が、一の補正用レンズ群がアクロマートレンズであり、当該アクロマートレンズにより、前記混合光の色収差を除去することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明に係る撮像装置は、前記複数の補正用レンズ群が、補正用レンズ群毎にズーム動作におけるレンズ移動量が制御されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明に係る電子カメラは、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被写体を撮像する撮像レンズと、撮像レンズを介して入射する撮像光を分光する分光部材と、分光部材によって分光された光を受光し、電気信号に変換する複数の撮像素子と、各撮像素子と分光部材との間に配設され、撮像レンズに起因する色収差を除去する複数の補正用レンズ群とを具備するので、分光後の光の色に適したレンズ設計を行うことで、補正用レンズ群を構成するレンズの枚数を低減させることが可能となり、これによって、色収差の除去とともに、設計の簡素化及び製造コストの抑制を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図１から図５を参照しながら、第１実施形態における撮像装置１及び電子カメラ２について説明する。
図１に示すように、本実施形態における電子カメラ２には、略直方体状の筐体３が具備されており、この筐体３の上面側には、押動自在な釦スイッチにより構成され、撮影モード時には、押動操作によって撮影動作を指示するシャッタ釦４が設けられている。
【００１７】
また、筐体３の背面側には、図２に示すように、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、撮影モード時には、電子ファインダとして被写体や、撮影条件等の撮影情報又は設定情報の各種情報が表示され、再生モード時には、各種案内画面若しくは指示画面又は選択した画像が表示される表示部５と、一定方向に移動自在なスライドスイッチにより構成され、スライド操作によって各種モードに切替えるモード切替部６と、十字方向に押動自在な十字キーにより構成され、押動操作によって各種案内若しくは指示画面におけるコマンドの選択をする操作部７と、撮像する画像の構図や、焦点距離等の各種情報が表示される光学ファインダ８とがそれぞれ配設されている。
【００１８】
一方、筐体３の正面側には、図３に示すように、撮像装置１と、閃光放電管（図示せず）等を具備し、上述したシャッタ釦４の押動操作による撮影動作と同時に閃光を発光する閃光発光装置９とがそれぞれ配設されている。
【００１９】
このうち、撮像装置１の構成部品であって、筐体３の正面側には、図４に示すように、単レンズからなる撮像レンズ１０が設けられ、被写体が撮像されるようになっている。この撮像レンズ１０の背面側には、撮像レンズ１０を介して入射される撮像光を分光するビームスプリッタ１１が設けられている。
【００２０】
ビームスプリッタ１１は、４つのプリズムブロック１２，１２，１２，１２が接合された略正方体状のダイクロイックプリズムからなる。使用されるダイクロイックプリズムは、３色分離型のプリズムであり、撮像光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色毎に分光するようになっている。このようなビームスプリッタ１１の各プリズムブロック１２，１２，１２，１２の境界面には、ダイクロイック多層膜１３，１４が形成されており、一のダイクロイック多層膜１３は、赤色の光を反射させ、他のダイクロイック多層膜１４は、青色の光を反射させるようになっている。
【００２１】
撮像レンズ１０のビームスプリッタ１１を挟んだ反対側と、撮像光の光軸Ｌと直交する方向の両側には、撮像レンズ１０に起因して生ずる色収差を補正する補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂがそれぞれ配設されている。したがって、これら補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、正面視してコ字状となるように配置されている。
各補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、複数のレンズが組み合わさったダブレットや、単レンズ等の複数のレンズからなり、各レンズは、分光後の単色光に生ずる色収差を除去するための最適な条件に設計されている。また、各補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、図示しない駆動機構により、ズーム動作が行われ、レンズ移動量が制御されるようになっている。
【００２２】
ビームスプリッタ１１の補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを挟んだ反対側には、平板状に成型された計３つのＣＣＤ（Charge Coupled Device）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが配設されており、これらＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂによって、撮像光として入射された入力画像を電気信号に変換するようになっている。また、各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの一面上には、入射する単色光の波長に適した反射防止膜（図示せず）が形成されており、単色光が各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの表面上で反射することを防止するようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態における撮像装置１及び電子カメラ２の作用について説明する。
まず始めに、撮影前の準備として、モード切替部６を操作することにより、「設定モード」に切り替えた後、例えば、発光条件を「強制発光」、「発光禁止」又は「オート発光」の何れかを選択する等、各種撮影条件が設定される。
【００２４】
次に、再びモード切替部６を操作することにより、「撮影モード」に切り替えた後、光学ファインダ８及び表示部５に表示されたスルー画像に基づいて筐体３を動かすことにより、視点を調整させる。そして、所望の画像が光学ファインダ８又は表示部５に表示された瞬間に、使用者によってシャッタ釦４が押動されることより、撮像装置１によって撮影された画像データが、図示しない制御部を介して表示部５に出力されると共に、内蔵された記憶部又は装着された着脱自在な記録媒体（共に図示せず）に記憶され、一連の撮影動作が完了する。
【００２５】
このとき、撮像装置１においては、シャッタ釦４が押動されると同時に、シャッタ（図示せず）が開かれて、撮像レンズ１０を介して撮像装置１に撮像光が入射される。入射された撮像光は、ビームスプリッタ１１に入射された後、ビームスプリッタ１１のダイクロイック多層膜１３，１４により、ＲＧＢの原色毎に分光される。そして、原色毎に分光された各単色光のうち、赤色の光の光軸ＬＲは、ダイクロイック多層膜１３によって上方に折曲され、青色の光の光軸ＬＢはダイクロイック多層膜１４によって下方に折曲され、緑色の光の光軸ＬＧはダイクロイック多層膜１３，１４の影響を受けずに直進する。
その後、各単色光は、補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂにそれぞれ入射され、複数のレンズを介して色収差が除去されるとともに、焦点距離が補正される。最終的には、各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの一面において結像された後、電気信号に変換されて、一連の撮像動作が完了する。
すなわち、ビームスプリッタ１１と、各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂとの間に補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂがそれぞれ配設されているので、分光後の光の色に適したレンズ設計を行うことで、補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを構成するレンズの枚数を低減させることができる。
【００２６】
また、ビームスプリッタ１１は、撮像画像をＲＧＢの各原色からなる単色光に分光するので、単色光に対して色収差の除去を行うことで、２色の色収差を除去するレンズであるアクロマートレンズや、３色の色収差を除去するアポクロマートレンズを用いずに、設計が容易な１色の色収差を除去するレンズを用いることができる。
【００２７】
さらに、補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、補正用レンズ群毎に、ズーム動作におけるレンズ移動量が制御されるので、焦点距離を変化させるズーム動作を行う場合であっても、分光後の単色光毎に焦点距離を調整することができる。
【００２８】
以上より、本実施形態における撮像装置によれば、ビームスプリッタ１１と、各ＣＣＤ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂとの間に補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂがそれぞれ配設されているので、分光後の光の色に適したレンズ設計を行うことで、補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを構成するレンズの枚数を低減させることが可能となり、これによって、色収差の除去とともに、設計の簡素化を図ることができる。
【００２９】
また、ビームスプリッタ１１は、撮像画像をＲＧＢの各原色からなる単色光に分光するので、分光後の単色光に対して色収差の除去を行うことで、２色の色収差を除去するレンズであるアクロマートレンズや、３色の色収差を除去するアポクロマートレンズを用いずに、設計が容易な１色の色収差を除去するレンズを用いることが可能となり、これによって、製造コストの抑制を図ることができる。
【００３０】
さらに、補正用レンズ群１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、ズーム動作の際に、補正用レンズ群毎にレンズ移動量が制御されるので、焦点距離を変化させるズーム動作を行う場合であっても、分光後の単色光毎に焦点距離を調整することが可能となり、これによって、各単色光の色収差の除去を図ることができる。
【００３１】
次に、第２実施形態について説明する。
本実施形態においては、図５に示すように、ビームスプリッタ２０により、入射される撮像光を一の原色と、他の原色とに分光し、分光後の単色光及び混色光を２つのＣＣＤ１６Ｇ，１６ＲＢで受光するようになっている。
以下、図５を参照しながら、第２実施形態について説明する。ただし、本実施形態は、上述した第１実施形態と比較すると、ビームスプリッタ２０及び補正用レンズ群２１，２２の構成が相違し、それ以外の構成部品については、第１実施形態と同様である。そこで、本実施形態においては、ビームスプリッタ２０及び補正用レンズ群２１，２２の構成を中心とした説明を行い、第１実施形態と同様の構成には、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３２】
図５に示すように、本実施形態における撮像装置１には、第１実施形態と同様に、具備された撮像レンズ１０の一面側に、ビームスプリッタ２０が設けられている。このビームスプリッタ２０は、２個のプリズムブロック２３，２４によって構成された略正方体状のハーフプリズムからなる。このようなビームスプリッタ２０の各プリズムブロック２３，２４の境界面には、特定の色を透過させる誘導体多層膜２５が形成されており、入射される撮像光のうち、赤色及び青色の光を反射するようになっている。
【００３３】
撮像レンズ１０のビームスプリッタ１１を挟んだ反対側と、撮像光の光軸Ｌと直交する方向の一側には、補正用レンズ群２１，２２がそれぞれ配設されている。これら補正用レンズ群２１，２２は、図示しない制御機構により、ズーム動作時におけるレンズの移動量が補正用レンズ群毎に制御されるようになっている。
各補正用レンズ群２１，２２は、複数のレンズが組み合わさったダブレットや、単レンズ等の複数のレンズからなる。これらレンズは、分光後の光に生ずる色収差を除去するための最適な条件に設計されている。
【００３４】
このうち、一の補正用レンズ群２１は、第１実施形態と同様に、単色光の色収差を除去するように設計されている。一方、他の補正用レンズ群２２は、２色の混色光の色収差を除去するレンズ、いわゆるアクロマートレンズを構成するように設計されている。
【００３５】
次に、本実施形態における作用について説明する。
撮像画像が撮像光として撮像レンズ１０を透過して、ビームスプリッタ１１に入射される。そして、入射された撮像光は、ビームスプリッタ１１の誘導体多層膜２５により、緑色の単色光と、青色及び赤色の混合光とに分光される。そして、青色及び赤色の混合光の光軸ＬＲＢは、誘導体多層膜２５によって、下方に折曲され、緑色の単色光の光軸ＬＧは、誘導体多層膜２５の影響を受けずに直進する。
その後、単色光及び混色光は、補正用レンズ群２１，２２にそれぞれ入射され、複数のレンズを介して色収差が除去されるとともに、焦点距離が補正される。最終的には、各ＣＣＤ１６Ｇ，１６ＲＢの一面において結像された後、電気信号に変換されて、一連の撮像動作が完了する。
【００３６】
このとき、ビームスプリッタ２０により、入射される撮像画像が緑色の単色光と、青色及び赤色の混合光とに分光されるので、高価なアポクロマートレンズを用いることなく、また、補正用レンズ群２１，２２の設置数を低減させることができる。
【００３７】
以上より、本実施形態における撮像装置１によれば、ビームスプリッタ２０により、入射される撮像画像が緑色の単色光と、青色及び赤色の混合光とに分光されるので、一の補正用レンズ群をアクロマートレンズに設計することで、高価なアポクロマートレンズを用いる必要がなくなるとともに、補正用レンズ群２１，２２の設置数を低減させることが可能となり、これによって、色収差の除去とともに、更なる設計の簡素化及び製造コストの抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態における電子カメラを示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における電子カメラを示す背面図である。
【図３】第１実施形態における電子カメラを示す正面図である。
【図４】第１実施形態における撮像装置の主要部の構成を示す概略図である。
【図５】第２実施形態における撮像装置の主要部の構成を示す概略図である。
【図６】従来の撮像装置の主要部の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  撮像装置
２  電子カメラ
１０  撮像レンズ
１１，２０  ビームスプリッタ
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ，２１，２２  補正用レンズ群
１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ，１６ＲＢ  ＣＣＤ
【図１】
2006166336.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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